一种抗过渡电阻的新型自适应距离保护方案

1研究背景

　　距离元件作为继电保护的重要组成部分, 在高压和超高压输电线路上广泛应用。然而, 在实际运行中, 过渡电阻对距离保护的动作性能将产生严重影响, 易引起保护拒动或误动的情况发生。因此, 该问题亟需重点解决。针对该问题许多专家学者进行了大量的研究工作, 但在方案构建的过程中, 未充分利用故障点的电压信息改善距离保护的抗过渡电阻能力。为此, 本文提出了一种新型抗过渡电阻的自适应距离保护方案。首先, 根据系统中电压与电流的几何分布特性, 建立保护安装处与故障点间的电压降落方程, 并求解自适应整定系数, 然后, 利用故障电流和测量电流间的相位关系, 确定故障点位置, 并通过故障点和整定点的关系, 构建了自适应距离保护新判据。

　　2自适应距离保护原理

　　2.1 单电源系统

　　根据图(a)中单电源系统电压电流的相量分布和几何关系, 可知线段MF代表母线到故障点的电压降落, 为保护安装处测量电压与故障点电压相量差, 经分析可得其模值为测量电流与短路点到保护安装处线路阻抗的乘积, 据此可构建保护安装处与故障点间的电压降落方程。将该方程与几何关系特性方程相结合, 经化简可得真实故障阻抗与保护线路阻抗边界值的内在关系。进而, 构造单电源系统自适应距离保护判据为: 当测量阻抗模值小于保护线路阻抗边界值模值与自适应系数乘积时, 判为区内故障; 否则为区外故障。

　　2.2 双电源系统

　　经分析可得与单电源系统类似的电压降落方程, 同样可构造双电源系统自适应距离保护判据。与单电源系统不同的是, 在图(2)所示的双电源系统中, 故障点电流为故障两侧母线(保护安装处)测量电流之和, 它将使测量电流与故障点电压之间出现角度差, 本文称为偏移角。需要注意的是, 由于偏移角的存在, 双电源自适应整定系数表达式不同于单电源自适应整定系数, 因此需要首先确定偏移角。本文采用保护安装处的测量电流与负序或零序电流间夹角近似为偏移角。

　　保护动作特性

　　根据上述分析可知, 自适应距离保护方案具有以下特点:

　　具有自适应特性, 自适应整定系数能够根据电气量量测信息自适应整定, 确保距离保护对系统运行方式变化具有良好的适应能力; 本文方案利用电压降落方程构造了自适应距离保护判据, 与过渡电阻无关, 因此获得了良好的抗过渡电阻能力。

　　误差方面, 当偏移角误差为零时, 自适应距离保护判据是精确的; 否则, 该判据将出现误差, 误差与负序或零序电流分配系数的相角有关, 当相角为零时, 不存在误差; 当相角不为零时, 虽有误差存在, 本方案也能够较好地识别区内与区外故障。

　　另外在受电侧, 经某一过渡电阻故障接地时, 若故障点电压与受电侧保护安装处的测量电压同相位, 自适应距离保护判据将失效。本文采用受电侧偏移角与测量电压电流夹角模值之和小于10°时自适应距离保护判据退出运行, 规避该问题。

　　4结语
本文提出的自适应距离保护方案, 可在线自适应修正保护整定值, 具有很强的抗过渡电阻能力, 计算量小, 工程应用价值高。对于选相、系统振荡和非全相运行问题, 自适应距离保护可采用传统距离保护与选相、振荡和非全相运行配合的逻辑方案。在后续工作中, 将进一步研究因偏移角近似所产生的误差及解决办法。(马静,王卓,李文可)